Herd immunity to SARS-CoV-2 in the Novosibirsk Region population amid the COVID-19 pandemic

Cover Image

Cite item

Full Text

Abstract

Aim. To determine the level of SARS-CoV-2 seroprevalence among the Novosibirsk Region population against the background of the COVID-19 pandemic.

Material and methods. The work was carried out in 2 phases: 1) a cross-sectional cohort study performed 28.06– 15.07.2020; 2) longitudinal cohort 3-stage seromonitoring: 1st stage 28.06–15.07.2020; 2nd 14.09–04.10.2020; 3rd 10–30.12.2020 The work was carried out according to a unified methodology developed by Rospotrebnadzor with the participation of St-Petersburg Pasteur Institute, taking into account the recommendations of the WHO. IgG antibodies to the SARS-CoV-2 nucleocapsid protein were detected by ELISA using a kit of reagents produced by the SRCMSB (Obolensk) according to the manufacturer’s instructions. Statistical analysis was performed using Microsoft Excel 2010 and other programs.

Results. The seroprevalence in the region’s population was 9.1% (95% CI 8.0–10.2): maximum in children 14–17 years old (17.6%, 95% CI 12.3–23.9) and persons over 75 years (14.8%, 95% CI 11.4–18.8), minimum among persons 30–39 years old (4.9%, 95% CI 3.0–8.0). Increased rate was noted among the unemployed (15.4%, 95% CI 9.9–17.1) and other individuals (13.0%, 95% CI 8.6–18.5). Seroprevalence was 33.3% (95% CI 16.3–59.0) in COVID-19 convalescents and 19.0% (95% CI 13.9-25.0) in contact persons. More than 94.7% (95% CI 91.2–97.2) of seropositive individuals were asymptomatic. During the serological monitoring, seroprevalence increased from 7.4% (95% CI 6.2–8.9) at 1st stage 1 to 12.4% (95% CI 10.6–14.3) at 2nd , and 31% (95% CI 28.8–33.3) at 3rd stage.

Conclusion. SARS-CoV-2 herd immunity has not reached the threshold level, this does not exclude exacerbation of the epidemic process.

About the authors

A. Yu. Popova

Federal Service for Surveillance of Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Rospotrebnadzor)

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-2567-9032

127994, Moscow, Russia

Russian Federation

V. S. Smirnov

FBSI «Saint Petersburg Pasteur Research Institute of Epidemiology and Mictobiology» of the Federal Service for Surveillance of Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Rospotrebnadzor)

Author for correspondence.
Email: vssmi@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2723-1496

Vyacheslav S. Smirnov, D.Sci. (Med.), Professor, Leading Researcher of the Laboratory of Molecular Immunology

197101, Saint Petersburg, Russia

Russian Federation

E. B. Ezhlova

Federal Service for Surveillance of Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Rospotrebnadzor)

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-8701-280X

127994, Moscow, Russia

Russian Federation

A. A. Mel’nikova

Federal Service for Surveillance of Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Rospotrebnadzor)

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-5651-1331

127994, Moscow, Russia

Russian Federation

L. V. Samoilova

Administration of the Federal Service for Surveillance of Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Rospotrebnadzor) for the Novosibirsk Region

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-4836-9010

630132, Novosibirsk, Russia

Russian Federation

L. V. Lyalina

FBSI «Saint Petersburg Pasteur Research Institute of Epidemiology and Mictobiology» of the Federal Service for Surveillance of Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Rospotrebnadzor)

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-9921-3505

197101, Saint Petersburg, Russia

Russian Federation

E. V. Semenova

FBIH «Center for Hygiene and Epidemiology in the Novosibirsk Region»

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-7715-7036

630099, Novosibirsk, Russia

Russian Federation

M. A. Gurskiy

FBIH «Center for Hygiene and Epidemiology in the Novosibirsk Region»

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-5951-0940

630099, Novosibirsk, Russia

Russian Federation

E. A. Aksenova

Ministry of Health of the Novosibirsk Region

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-6515-2169

630007, Novosibirsk, Russia

Russian Federation

T. V. Arbuzova

FBSI «Saint Petersburg Pasteur Research Institute of Epidemiology and Mictobiology» of the Federal Service for Surveillance of Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Rospotrebnadzor)

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-3074-8656

197101, Saint Petersburg, Russia

Russian Federation

A. A. Totolian

FBSI «Saint Petersburg Pasteur Research Institute of Epidemiology and Mictobiology» of the Federal Service for Surveillance of Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Rospotrebnadzor)

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-4571-8799

197101, Saint Petersburg, Russia

Russian Federation

References

  1. WHO. Disease outbreak news – China. Available at: https://www.who.int/ru/emergencies/disease-outbreak-news/item/2020-DON229 (accessed August 12, 2021).
  2. Novel Coronavirus(2019-nCoV). Situation Report - 10. Available at: https://www.who.int/docs/default-source/coronaviruse/situationreports/20200130-sitrep-10-ncov.pdf (accessed August 12, 2021).
  3. Holshue M.L., DeBolt C., Lindquist S, Lofy K.H., Wiesman J., Bruce H., et al. First case of 2019 novel coronavirus in the United States. N. Engl. J. Med. 2020; 382(10): 929–36. https://doi.org/10.1056/nejmoa2001191
  4. WHO. Director-General’s remarks at 2019-nCoV coronavirus infection press briefing, 11 February 2020. Available at: https://www.who.int/ru/dg/speeches/detail/who-director-general-s-remarks-atthe-media-briefing-on-2019-ncov-on-11-february-2020 (accessed August 12, 2021).
  5. Коронавирус. Онлайн карта распространения коронавируса. Коронавирус в России и мире. Available at: https://www.coronavirus-monitor.ru (accessed August 12, 2021).
  6. Tay M.Z., Poh C.M., Rénia L., MacAry P.A., Ng L.F.P. The trinity of COVID-19: immunity, inflammation and intervention. Nat. Rev. Immunol. 2020; 20(6): 363–74. https://doi.org/10.1038/s41577-020-0311-8
  7. Ni L., Ye F., Cheng M.L., Feng Y., Deng Y.Q., Zhao H., et al. Detection of SARS-CoV-2-specific humoral and cellular immunity in COVID-19 convalescent individuals. Immunity. 2020; 52(6): 971–7. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2020.04.023
  8. Hou H., Wang T., Zhang B., Luo Y., Mao L., Wang F., et al. Detection of IgM and IgG antibodies in patients with coronavirus disease 2019. Clin. Transl. Immunology. 2020; 9(5): e01136. https://doi.org/10.1002/cti2.11363
  9. Deeks J.J., Dinnes J., Takwoingi Y., Davenport C., Spijker R., Taylor- Phillips S., et al. Cochrane COVID-19 diagnostic test accuracy group. Antibody tests for identification of current and past infection with SARS-CoV-2. Cochrane Database Syst. Rev. 2020; 6(6): CD013652. https://doi.org/10.1002/14651858.CD013652
  10. Randolph H.E., Barreiro L.B. Herd immunity: Understanding COVID-19. Immunity. 2020; 52(5): 737–41. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2020.04.012
  11. Clemente-Suárez V.J., Hormeño-Holgado A., Jiménez M., Benitez- Agudelo J.C., Navarro-Jiménez E., Perez-Palencia N., et al. Dynamics of Population Immunity Due to the Herd Effect in the COVID-19 Pandemic. Vaccines (Basel). 2020; 8(2): E236. https://doi.org/10.3390/vaccines8020236
  12. Iyer A.S., Jones F.K., Nodoushani A., Kelly M., Becker M., Slater D., et al. Dynamics and significance of the antibody response to SARS-CoV-2 infection. medRxiv. 2020; 5(52): eabe0367. https://doi.org/10.1101/2020.07.18.20155374
  13. Попова А.Ю., Ежлова Е.Б., Мельникова А.А., Башкетова Н.С., Фридман Р.К., Лялина Л.В., и др. Популяционный иммунитет к вирусу SARS-CoV-2 среди населения Санкт-Петербурга в период эпидемии COVID-19. Проблемы особо опасных инфекций. 2020; (3): 124–30. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2020-3-124-130
  14. Расчёт необходимой численности выборки. Available at: https://bstudy.net/672834/sotsiologiya/raschet_neobhodimoy_chislennosti_vyborki (accessed August 12, 2021).
  15. Simon A.K., Hollander G.A., McMichael A. Evolution of the immune system in humans from infancy to old age. Proc. Biol. Sci. 2015; 282(1821): 20143085. https://doi.org/10.1098/rspb.2014.3085
  16. Wald A., Wolfowitz J. Confidence limits for continuous distribution functions. Ann. Math. Stat. 1939; 10(2): 105–18.
  17. Agresti A., Coull B.A. Approximate Is Better than “Exact” for Interval Estimation of Binomial Proportions. Am. Stat. 1998; 52(2): 119–26. https://doi.org/10.2307/2685469
  18. Исследовательская компания «РАДАР». Калькулятор значимых различий (z-test). Available at: https://radar-research.ru/software/z-test_calculator/ (accessed August 12, 2021).
  19. Sanche S., Lin Y.T., Xu C., Romero-Severson E., Hengartner N., Ke R. High contagiousness and rapid spread of severe acute respiratory syndrome Coronavirus 2. Emerg. Infect. Dis. 2020; 26(7): 1470–7. https://doi.org/10.3201/eid2607.200282
  20. Lai C.C., Liu Y.H., Wang C.Y., Wang Y.H., Hsueh S.C., Yen M.Y., et al. Asymptomatic carrier state, acute respiratory disease, and pneumonia due to severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2): Facts and myths. J. Microbiol. Immunol. Infect. 2020; 53(3): 404–12. https://doi.org/10.1016/j.jmii.2020.02.012
  21. Li R., Pei S., Chen B., Song Y., Zhang T., Yang W., Shaman J. Substantial undocumented infection facilitates the rapid dissemination of novel coronavirus (SARS-CoV-2). Science. 2020; 368(6490): 489–93. https://doi.org/10.1126/science.abb3221
  22. Long Q.X., Tang X.J., Shi Q.L., Li Q., Deng H.J., Yuan J., et al. Clinical and immunological assessment of asymptomatic SARSCoV-2 infections. Nat. Med. 2020; 26(8): 1200–4. https://doi.org/10.1038/s41591-020-0965-6
  23. Попова А.Ю., Ежлова Е.Б., Мельникова А.А., Смирнов В.С., Лялина Л.В., Козловских Д.Н. Особенности серопревалентности к SARS-CoV-2 населения Среднего и Южного Урала в ранний период пандемии COVID-19. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2021; 20(3): 8–18. https://doi.org/10.31631/2073-3046-2021-20-3-8-18
  24. Попова А.Ю., Андреева Е.Е., Бабура Е.А., Балахонов С.В., Башкетова Н.С., Буланов М.В., и др. Особенности формирования серопревалентности населения Российской Федерации к нуклеокапсиду SARS-CoV-2 в первую волну эпидемии COVID-19. Инфекция и иммунитет. 2021; 11(2): 297–323. https://doi.org/10.15789/2220-7619-FOD-1684
  25. Попова А.Ю., Ежлова Е.Б., Мельникова А.А., Балахонов С.В., Чеснокова М.В., Дубровина В.И., и др. Опыт исследования серопревалентности к вирусу SARS-CoV-2 населения Иркутской области в период вспышки COVID-19. Проблемы особо опасных инфекций. 2020; (3): 106–13. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2020-3-106-113
  26. Borges L.P., Martins A.F., de Melo M.S., de Oliveira M.G.B., de Rezende Neto J.M., Dósea M.B., et al. Seroprevalence of SARSCoV-2 IgM and IgG antibodies in an asymptomatic population in Sergipe, Brazil. Rev. Panam. Salud. Publica. 2020; 44: e108. https://doi.org/10.26633/RPSP.2020.108
  27. Iyer A.S., Jones F.K., Nodoushani A., Kelly M., Becker M., Slater D., et al. Dynamics and significance of the antibody response to SARS-CoV-2 infection. medRxiv. 2020; 5(52): 20155374. https://doi.org/10.1101/2020.07.18.20155374
  28. Wu F., Wang A., Liu M., Wang Q., Chen J., Xia S., et al. Neutralizing antibody responses to SARS-CoV-2 in a COVID-19 recovered patient cohort and their implications. medRxiv. 2020; 20047365. https://doi.org/https://doi.org/10.1101/2020.03.30.20047365
  29. Lei Q., Li Y., Hou H.Y., Wang F., Ouyang Z.Q., Zhang Y., et al. Antibody dynamics to SARS-CoV-2 in asymptomatic COVID-19 infections. Allergy. 2021; 76(2): 551–61. https://doi.org/10.1111/all.14622
  30. Schaeffer B., Taylor B., Bushman M., Hanage W.P. The devil in the details: Herd immunity and pandemic response. Cell Host Microbe. 2021; 27(7): 1048. https://doi.org/10.1016/j.chom.2021.06.017
  31. Vabret N. Antibody responses to SARS-CoV-2 short-lived. Nat. Rev. Immunol. 2020; 20(9): 519. https://doi.org/10.1038/s41577-020-0405-3

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2021 Popova A.Y., Smirnov V.S., Ezhlova E.B., Mel’nikova A.A., Samoilova L.V., Lyalina L.V., Semenova E.V., Gurskiy M.A., Aksenova E.A., Arbuzova T.V., Totolian A.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».